沸石分子筛的表面定向生长与组装

沸石分子筛阵列或薄膜在膜分离、膜催化、化学传感器与微电子器件等领域有广泛的应用前景. 原位水热合成和载体表面的晶粒自组装是制备沸石分子筛阵列和薄膜的两种主要方法, 近年来受到国内外科技工作者的普遍关注, 取得了很多突破性进展. 对于原位水热合成法, 可以通过载体表面的改性或合成条件的调控来实现沸石分子筛晶体在载体表面的定向成核、生长, 最终获得单一取向的多晶沸石分子筛阵列或薄膜. 对于载体表面的晶粒自组装过程, 可以通过不同的结合方式将沸石分子筛晶粒组装到载体表面, 实现膜层微结构的调控, 制备出结构有序的沸石分子筛阵列或薄膜. 对近年来国内外在沸石分子筛晶体表面定向生长和组装方面取得的重要结果进行总结与评述, 内容涉及: (1) 在原位水热条件下通过载体表面植入功能基团、改变载体表面微结构以及调变合成液组成等措施, 获得高度取向的沸石分子筛阵列或薄膜; (2) 利用共价键、离子键和分子间键作用在载体表面组装沸石分子筛晶粒, 制备高度覆盖、结构有序的晶体阵列或薄膜; (3) 表面组装与微接触印刷、光刻技术结合制备图案化的沸石分子筛阵列或薄膜. 最后介绍了分子筛阵列和薄膜的一些功能和应用, 并对沸石分子筛表面定向合成与组装研究需要进一步关注的若干问题进行了展望.     

化学镀饰有机胺研制两亲性酸性沸石

以十八胺(ODA)为改性剂, 乙醇为溶剂, 通过液相化学镀饰的途径, 制备出同时具备亲油和亲水性能的两亲性ODA/HY和ODA/Hb沸石. 真空红外光谱及酸量测定的结果证实ODA分子与沸石表面的酸性位发生了化学吸附, 因而表现出较高的热稳定性和耐醇冲刷性. 这些两亲性沸石在环己烷/水和水/CCl4两种体系中均处于水油两相之间, 显示出用于相界面催化或吸附过程的潜力. 由于该制备过程中不产生强酸性副产物, 因而可被用于合成两亲性低硅铝比的酸性沸石.     

一种新型中孔3.8nm沸石MCM-41的合成

择型性和酸碱性是沸石分子筛的两种重要性能.沸石的酸碱性可以通过调变骨架元素的种类和比例或经化学修饰等方法来改变.择型性则是由沸石晶体本身的拓朴结构决定的;也就是说,沸石的骨架结构决定了其筛分性能.随着现代化学工业的发展,特别是对重质原料的处理和合成大分子(如生物分子),需要孔径更大的沸石材料.近几年来,也确实出现了一些孔径较NaY沸石大的新型沸石,如由14元氧窗构成的椭圆状孔道结构 0.79 nm×0.87nm     

玻璃表面上晶粒择优取向的分子筛膜的合成

沸石分子筛是一种具有规整微孔结构的微晶材料,其微孔孔道可以根据分子的大小和形状区分和识别不同分子,因此分子筛作为一种主体材料,其微孔孔道能够组装有机或无机原子、分子以及超分子化合物,形成在光储存、非线性光学、电化学和光电学等领域具有奇特性质的主客体新材料.分子筛微晶颗粒大小一般只有几个微米,因而分子筛作为主体材料的研究和应用具有尺寸局限.大晶粒分子筛的合成使得晶粒增大至几十或几百个微米,但作为主体材料仍局限于一个微晶尺寸大小.利用水热合成方法,在目的载体表面制备分子筛膜可以突破单个分子筛微晶尺寸限制,是制备大尺寸主客体材料的新方法,但一般晶粒取向随机,不能满足主客体材料研究的需要.应用载体表面的修饰和模板作用控制晶体生长的方法,可以制备择优取向的分子筛膜.由于预修饰会改变目的载体表面,探索分子筛微晶晶粒的自组织择优取向生长更具有重要意义,本文报道了Silicalite-1分子筛微晶在玻璃表面上取向生长的结果.1 实验玻璃载体选用普通载玻片,未经任何预修饰.合成Silicalite-1分子筛膜的原料由硅溶胶(SiO_2质量分数为27%).四丙基溴化铵溶液、氢氧化钠溶液和蒸馏水混合制备,原料液的摩尔配比为:4Na_2O100SiO_210 000H_2O 5TPABr.老化一定时间后,转移到高压釜内     

CO_2加氢耦合芳胺和硝基芳烃N-烷基化催化剂研究进展

N-烷基芳胺用途广泛,是石油化工、橡胶产业、染料制备、药物研发和精细化学品合成等领域的重要中间体.传统的N-烷基芳胺合成往往存在原料价格较高、反应设备腐蚀和易于造成环境污染等问题.近年来,以储量丰富的温室气体CO_2作为C1资源,将CO_2加氢与芳胺或硝基芳烃N-烷基化耦合制备N-烷基芳胺的催化剂研究取得显著进展.本文综述了CO_2加氢耦合芳胺和硝基芳胺N-烷基化催化剂研究进展,重点介绍CO_2加氢与苯胺、甲基苯胺和硝基苯N-烷基化耦合的均相和多相催化剂构效关联、影响因素以及催化反应机理,并对该领域的催化剂研发前景进行了展望.     

K2PtCl6/PVP体系四面体形状纳米铂的控制合成

以适量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂, 用H2还原K2PtCl6水溶液高选择性(>80%)地合成了四面体形状的纳米铂晶粒(3～8 nm).采用透射电子显微镜(TEM)和紫外可见光谱仪(UV-Vis)研究了合成体系四面体形状纳米铂晶粒的合成过程.合成体系纳米铂胶体吸收光谱数据表明, 纳米铂晶粒的生成经历了由快到慢的转变过程.TEM数据表明, 绝大多数四面体形状纳米铂晶粒不是在成核和快速生长阶段, 而是在小晶粒(<3 nm)的缓慢生长阶段生成.这些结果说明纳米铂的四面体形状很可能是通过晶粒生长中的表面晶面淘汰形成的.     

Fe(Ⅲ)/Y型沸石吸附一氧化氮的FT-IR研究

Fe(Ⅲ)/Y型沸石是近年来开发成功的常压渣油加氢裂化工业催化剂的主要成分,对其制备、Fe(Ⅲ)的状态和催化性能业已研究,但对其吸附一氧化氮的IR光谱尚未见文献进行过详细报道.本文对此进行了研究,观察到样品的预处理温度、吸附及脱附时间和Fe(Ⅲ)含量对Fe(Ⅲ)/Y型沸石吸附一氧化氮的IR光谱有较大影响,并提出在Fe(Ⅲ)/Y中Fe(Ⅲ)对沸石表面羟基的影响是其吸附一氧化氮行为变化的原因.本文的研究对该类型催化材料在NO_x分解或选择催化还原中的应用是重要的.     

介孔沸石及其催化应用

介孔沸石最近成为催化材料研究领域的热点课题, 这主要是由于它集合了介孔材料以及微孔沸石的优点. 早期的介孔沸石合成方法主要是使用后处理, 包括水热处理、酸处理或者碱处理. 近年来模板的使用成为合成介孔沸石的主要方法, 主要包括介孔碳模板、高分子聚合物、有机硅烷以及纳米无机物等. 本文就模板法合成介孔沸石的进展及其在催化领域方面的应用进行综述, 并探讨今后介孔沸石的研究发展方向.     

利用基于分子印迹聚合物膜的表面等离子体共振传感器检测TNT

利用以分子印迹聚合物(MIP)膜作为识别单元的表面等离子体共振(SPR)传感器,对2,4,6-三硝基甲苯(TNT)进行了检测.通过热引发聚合反应,在SPR传感芯片的裸金表面合成了TNT印迹聚合物膜.采用乙腈/乙酸(9:1,V/V)混合有机溶剂可以快速将TNT模板分子洗脱下来,表现为SPR共振角偏移了0.7°.吸附实验结果表明,TNT分子的最低检测限可达1×108mol/L,并且在1×108～1×105mol/L浓度范围内SPR共振角度的变化(θ)与TNT浓度的负对数(lg[TNT])成线性关系.选择性研究表明,该SPR传感器对于浓度为1×104mol/L的TNT结构类似物2,4,5-三硝基甲苯和1,3,5-三硝基-1,3,5-六氢化三嗪(RDX)没有响应.研究结果说明,结合了MIP的SPR传感器对TNT的检测具有高灵敏度、强选择性和长久稳定性的优点.     

K2PtCl6/PVP体系四面体形状纳米铂的控制合成

以适量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂, 用H₂还原K₂PtCl₆水溶液高选择性(>80%)地合成了四面体形状的纳米铂晶粒(3~8 nm). 采用透射电子显微镜(TEM)和紫外可见光谱仪(UV-Vis)研究了合成体系四面体形状纳米铂晶粒的合成过程. 合成体系纳米铂胶体吸收光谱数据表明, 纳米铂晶粒的生成经历了由快到慢的转变过程. TEM数据表明, 绝大多数四面体形状纳米铂晶粒不是在成核和快速生长阶段, 而是在小晶粒(<3 nm)的缓慢生长阶段生成. 这些结果说明纳米铂的四面体形状很可能是通过晶粒生长中的表面晶面淘汰形成的.     

原位红外光谱法研究(CdS)_4分子簇在八面沸石笼内的形成

纳米(nm)级的CdS半导体分子簇具有良好的非线性光学和光能储存等特性.当簇的尺寸小于5nm时,表现出“量子限定”的特性,即位于分子簇界面上的原子,它与分子和体相晶体内的原子不相同,相应地改变了它的光吸收特性,纳米DdS分子簇相对体相晶体CdS,光吸收产生了蓝移.在具有纳米尺寸微孔,并以周期性排列的沸石晶体内,合成CdS分子簇,它的尺寸应小于HY沸石的超笼(直径1.3nm)和β笼(直径0.9nm)的孔直径,这类分子簇的结构测定已不能采用常规的X-衍射法(只能定出晶粒在2.5nm以上的固体).采用EXAF法只能定出原子间的间距,需配合理论模型进行拟合计算.这里建议的原位IR谱法,以沸石表面羟基为探针,结合已知的沸石笼内阳离子分配的位置,能更简便地定出分子簇在笼内形成的结构,并能跟踪合成步骤观察到它的形成过程.     

浙江丝光沸石岩的物理化学性质

天然丝光沸石是一种比较常见、用途较广的天然沸石。它可以作为吸附剂用于脱水、富氧、吸附氧化氮等;作为离子交换剂可以吸附重金属离子,浓缩同位素Li-6等;也可以作为催化剂或催化剂载体用于石油化工和其它化学工业。因此,对于天然丝光沸石的结构、性能的研究很早就引起人们的注意。1972年在我国浙江发现第一个具有相当贮量的天然丝光沸石矿床。为利用天然丝光沸石提供依据,我们对浙江丝光沸石岩(T-4)的一些物理化学性质进行了研究。     

激光修饰金刚石膜的表面抛光技术

化学气相沉积(CVD)金刚石为多晶材料,其表面多为杂乱分布晶粒的堆积,尤其是金刚石厚膜,其表面堆积的大晶粒显露出明显的棱角,表面相当粗糙.而金刚石膜在电子学等领域的应用要求其表面具有较好的光洁度,以便形成良好的接触表面.同时受到合成工艺条件的影响,使生长的膜在厚度的一致性方面很差,特别是用灯丝热解CVD(HFCVD)和电子增强CVD(EACVD)方法合成的金刚石膜,一般膜厚度的不均匀性在平均厚度的±20%范围内变化(表面积为1cm×1cm).这种表面粗糙厚度不一致的膜不能直接得到应用,否则由于接触和厚度的一致性差而造成的缺陷将完全掩盖金刚石膜在电子学等领域的应用优势,其效果可能比不用金刚石膜还差.因此对金刚石膜表面必须进行抛光以获得较好的光洁度,同时要解决厚度一致性差的问题.     

合成有序介孔沸石材料取得突破性成果

<正>沸石分子筛材料因其具备有序的微孔结构、大的比表面积、高的水热和热稳定性、丰富的骨架酸中心等优异性能,已在工业催化和吸附分离等领域得到了广泛的应用.狭小且均一的微孔结构虽然在择形催化和选择性吸附等方面表现卓越,但是会限制物质在孔道内的传输和扩散,导致反应系统背压过高或无法催化大分子反应.同时,有序     

液滴式微流控芯片制备沸石咪唑骨架材料

沸石咪唑骨架材料(zeolitic imidazolate frameworks, ZIFs)因其大比表面积、规则孔道结构、骨架可调控、水热稳定性等特点,在吸附、分离和催化领域具有广阔的应用前景.本工作基于模板法设计和制备双"T"型连续液滴式微流控芯片,通过多相持续进料,稳定快速合成单斜晶C2/cZIF-7(方纳石结构),ZIF-8和Co-ZIF-8等材料,从而减少产物的差异性.微流控芯片连续制备得到的ZIFs具有非常高的结晶度和均一性.此外,通过调节起始反应物浓度和停留时间,实现了ZIFs产物粒径和形貌的调控.微流控芯片提供了一种简易可控快速宏量制备ZIFs材料的新方法.     

吸附式空气取水物理吸附材料研究进展

吸附式空气取水技术是解决干旱地区水资源短缺的有效技术手段.吸附材料的设计和选取直接决定吸附式空气取水的性能,物理吸附材料因其具有易于再生等诸多优越的性能得到了学者的广泛研究.本文简要介绍了基于吸附-脱附循环吸附式空气取水技术的工作原理和物理吸附材料3种不同的吸附机制,进一步提出了理想物理吸附材料的设计目标.通过对近些年来吸附式空气取水物理吸附材料的研究进展进行总结和分析,综述了硅胶、沸石、磷酸铝、有序介孔材料、金属有机骨架材料和共价有机骨架材料等不同物理吸附材料的特点和研究现状,总结对比了不同材料的吸附性能,最后着重分析了目前物理吸附材料在吸附量、动力学、循环稳定性和规模化应用等方面存在的问题,并提出了引入离子交换法、采用多孔基质、引入疏水性官能团和取消溶剂等技术路径,对新一代物理吸附材料的研发具有一定的借鉴意义.     

一类新颖的介孔-微孔复合分子筛的合成

以丝光沸石为硅铝源, 在水热条件下合成出了具有双重孔道和双重酸性的介孔-微孔复合分子筛MCM-41/ mordenite. 对复合分子筛及其相应机械混合物分别进行了X射线粉末衍射(XRD), N₂吸附脱附, 高分辨透射电子显微镜(HRTEM), 微分热重(DTG)以及氨程序升温脱附(NH₃-TPD)等表征, 结果表明, 复合分子筛的结构与性能有别于机械混合物. 由于复合分子筛的介孔壁中引入了沸石的预结构单元, 因而介孔壁变厚, 水热稳定性有所提高, 强酸中心数增加, 由此寻找到适合于多组分复杂大分子反应体系的催化材料的新模式, 并在C10^＋芳烃的加氢脱烷基化反应中得到很好的验证.     

金属有机骨架材料在锕系阳离子吸附应用中的构效关系

近年来,随着核能在我国的崛起和发展,开发简单、高效、应用性强的吸附材料用于锕系阳离子的吸附分离变得愈加迫切.金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)由于其合成简单、结构可控、功能易调、孔隙率高、比表面积大等特点被认为在锕系阳离子吸附分离领域具有广阔的应用前景.本文从材料设计角度出发,综述了MOFs用于锕系阳离子吸附分离的最新研究进展,着重讨论了表面修饰、缺陷、功能复合、金属节点等对MOFs吸附性能的影响,以厘清MOFs材料在锕系阳离子吸附应用中的构效关系.最后,提出了目前MOFs用于锕系阳离子吸附分离存在的问题,并对未来的相关研究方向进行了展望.     

高硅沸石MCM-22的静态法合成

阐述一种通过延长老化时间拓宽沸石MCM-22硅铝比范围(30~100)的合成方法, 并对静态法合成高硅沸石分子筛MCM-22的合成条件进行了较详细的研究, 考察了不同硅源、配比及凝胶老化时间对MCM-22合成的影响, 合成出了不同聚集形貌的、高质量的MCM-22产物. 研究结果表明, 老化时间可以影响MCM-22的晶体成核过程, 延长老化时间可能促使凝胶组成均匀化, 避免杂晶生成, 从而拓宽了MCM-22的硅铝比范围.     

酒石酸脲单晶生长与品质鉴定

研究具有给电子基团和接受电子基团的含共轭大丌键的有机化合物,例如MNA(间甲基对硝基苯胺)、NPP(对硝基苯脯胺醇)、MAP(甲基-2,4二硝基苯—氨基丙酸酯)等,是材料科学研究中的一个十分活跃的领域.为了探索新型紫外非线性光学晶体,必须避开含有苯环的有机化合物,而选择较小的有机分子合成新材料,在这方面我们已经做过一些工作。最近,我们从材料设计的角度对现有小分子有机材料进行分类,以脲和d(+)酒石酸为原料合成出了一类迄今未见报道的新型紫外非线性光学晶体。d(+)酒石酸脲(简称UT)是这些新发现材料中的一种,其他材料将另行报道。脲单晶本身是一种优良的紫外倍频材料,其紫外透过截止波段为0.2μm,d(+)酒石酸是一种具有对映异构体的分子,二者组合产生出没有对称心的UT单晶。经测定该晶体属正交晶系,空间群为P2_12_1;晶胞参数为a=1.72290(2)nm,b=0.98240(3)nm,c=0.50560(6)nm,Z=4,D_m=1.63g/cm~3。UT单晶的透光范围为0.255～1.37μm,其激光粉末倍频效率约为KDP的3倍。因此,UT晶体是一种有应用前景的紫外倍频晶体。